Quy hoạch tuyến tính - Ứng dụng định lượng trong quản trị doanh nghiệp thủy sản

Nguyễn Minh Đức 1 ỨNG DỤNG ĐỊNH LƯỢNG TRONG QUẢN TRỊ DOANH NGHIỆP THỦY SẢN * 1. Hiểu những giả thiết cơ bản và các đặc tính của quy hoạch tuyến tính (LP- Linear Programming). 2. Giải bài toán qui hoạch tuyến tính 2 biến bằng phương pháp đồ thị với 2 phương pháp: phương pháp điểm góc và phương pháp đường đồng lợi nhuận. 3. Hiểu các trường hợp đặc biệt của QHTT như: vô nghiệm, miền nghiệm không giới hạn, dư ràng buộc và nhiều phương án tối ưu. 4. Dùng Excel để giải các bài toán QHTT. * 1 Giới thiệu 2 Các yêu cầu của bài tóan QHTT 3 Lập bài toán QTHH 4 Giải bài toán QHTT bằng phương pháp đồ thị 5 Giải các bài toán cực tiểu 6 Bốn trường hợp đặc biệt của QHTT 7 Dùng Excel giải bài toán QHTT Nguyễn Minh Đức 2 * Quy hoạch tuyến tính là
Mô hình được thiết kế nhằm giúp người ra quyết định trong công việc lập kế hoạch và ra quyết định.
Liên quan đến sự phân bổ các nguồn lực.
QHTT là một kỹ thuật hỗ trợ các quyết định về phân bổ các nguồn lực. Quy họach liên quan đến
Lập mô hình và giải các vấn đề bằng phương pháp toán học. * 1. Lập lịch sản xuất nhằm
Thỏa mãn nhu cầu tương lai về sản xuất của công ty.
Trong khi tối thiểu hóa tổng chi phí sản xuất và tồn kho. 2. Chọn lựa sự phối hợp của các sản phẩm trong nhà máy nhằm
Sử dụng tối đa giờ máy và giờ công có sẵn.
Trong khi tối đa hóa sản phẩm của nhà máy. * Các bài tóan QHTT có chung 4 đặc tính sau:
Tất cả các bài toán hướng đến việc tìm kiếm cực đại hoặc cực tiểu một mục tiêu(hàm mục tiêu).
Sự hiện diện của các giới hạn hoặc các ràng buộc hạn chế việc đạt đến mục tiêu.
Phải có một số phương án để chọn lựa.
Hàm mục tiêu và các ràng buộc trong bài toán QHTT đuợc biểu diễn bằng các phương trình hoặc các bất phương trình tuyến tính. Nguyễn Minh Đức 3 * 1. Giả thiết chắc chắn (certainty):
Các con số trong hàm mục tiêu và các ràng buộc được biết trước một cách chắc chắn và không thay đổi trong quá trình nghiên cứu bài toán. 2. Giả thiết tỷ lệ (Proportionality):
Tồn tại trong hàm mục tiêu và các ràng buộc.
Thí dụ: nếu sản xuất 1 SP mất 3 giờ thì sản xuất 10 SP đó mất 30 giờ trong cùng điều kiện. 3. Giả thiết cộng dồn:
Tổng của tất cả các hành động bằng với tổng các hành động riêng biệt. thí dụ: bán 1 sp A lời 3$, bán 1 sp B lời 5$ thì bán 1 sp A và 1 sp B sẽ lời 8$. * 4. Giả thiết chia được:
Phương án có thể chứa số lẻ. 5. Giả thiết không âm:
Các biến phải lớn hơn hoặc bằng 0.
Giá trị âm đối với các đại lượng vật lý là không thể có. * 1. Hiểu rõ bài toán quản trị cần giải quyết. 2. Xác định các mục tiêu và các ràng buộc. 3. Định nghĩa các biến quyết định. 4. Sử dụng các biến quyết định để viết các quan hệ toán học cho hàm mục tiêu và các ràng buộc. Nguyễn Minh Đức 4 * Bài toán hỗn hợp sản phẩm
2 hoặc nhiều sản phẩm được sản xuất dùng các nguồn lực giới hạn như: nhân lực, nguyên vật liệu, máy móc
Lợi nhuận công ty cần phải đạt cực đại dựa trên lợi nhuận của mỗi đơn vị sản phẩm.
Công ty cần xác định bao nhiêu đơn vị của mỗi sản phẩm cần được sản xuất nhằm tối đa hóa lợi nhuận dựa trên giới hạn của nguồn lực. * Yếu tố đầu vào Tôm Cá Nguồn lực sẵn có • vốn (ngàn USD) • lao động (người) 4 2 3 1 240 100 Ông ABC, tỉnh XYZ dự tính thuê đất để nuôi thương phẩm 2 đối tượng tôm càng xanh và cá điêu hồng. Mỗi ha tôm càng cần đầu tư trung bình 4 ngàn USD và 2 lao động. Mỗi ha cá điêu hồng cần đầu tư 3 ngàn USD và 1 lao động. Số vốn tài chính có sẵn của ông ABC là 240 ngàn USD, trong khi số lao động có thể thuê mướn tối đa là 100. Lợi nhuận dự tính của mỗi ha tôm càng xanh là 7 ngàn $, mỗi ha cá điêu hồng là 5 ngàn $. Ông ABC nên nuôi bao nhiêu ha cho tôm càng, bao nhiêu ha cho cá điêu hồng? Tối đa hoá lợi nhuận LN= 7*T + 5*C Với T là diện tích nuôi tôm và C là diện tích nuôi cá Các ràng buộc: 4T + 3C ≤ 240 (ngàn USD) 2T + 1C ≤ 100 (lao động) T ≥ 0, C ≥ 0 Bài toán: Yếu tố đầu vào Tôm Cá Nguồn lực sẵn có • vốn (ngàn USD) • lao động (người) 4 2 3 1 240 100 Nguyễn Minh Đức 5 Cách dễ nhất để giải bài toán QHTT nhỏ như thí dụ này là dùng phương pháp đồ thị (graphical solution approach). Phương pháp đồ thị chỉ áp dụng được đối với 2 biến quyết định, nhưng nó cho ta cái nhìn rộng hơn về cấu trúc của các bài toán QHTT phức tạp hơn và hướng giải chúng. * Số ha nuôi tôm 120 100 80 60 40 20 0 Số ha n u ôi cá 20 40 60 80 100 Lao động Vốn 4T + 3C ≤ 240 2T + 1C ≤ 100 * Số ha n u ôi cá 20 40 60 80 100 Số ha nuôi tôm Lao động Vốn Miền Nghiệm 120 100 80 60 40 20 0 Nguyễn Minh Đức 6 * 1. Vẽ tất cả các ràng buộc và tìm miền nghiệm. 2. Chọn một đường lợi nhuận cụ thể và vẽ nó để tìm độ dốc. 3. Di chuyển đường của hàm mục tiêu theo hướng tăng lợi nhuận trong khi vẫn duy trì độ dốc. Điểm cuối cùng nó chạm vào miền nghiệm là phương án tối ưu. 4. Tìm các giá trị của biến quyết định tại điểm cuối cùng này và tính lợi nhuận. *
Cho lợi nhuận bằng giá trị tương đối nhỏ bất kỳ nào đó.
Giả sử chọn lợi nhuận là 210 ngàn USD. - Mức lợi nhuận này có thể đạt được dễ dàng mà không vi phạm 2 ràng buộc.
Hàm mục tiêu có thể viết thành 210 = 7T + 5C. *Hàm mục tiêu giờ là phương trình đường thẳng được gọi là đường đồng lợi nhuận - isoprofit line. - Nó biểu diễn tất cả các kết hợp của (T, C) sao cho tổng lợi nhuận là 210 ngàn USD.
Vẽ đường đồng lợi nhuận
Tịnh tiến đường đồng lợi nhuận sao cho tiếp xúc với miền nghiệm với lợi nhuận cao nhất. Số ha nuôi tôm Số ha n u ôi cá Lao động Vốn 7T + 5C = 210 7T + 5C = 420 120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 * Nguyễn Minh Đức 7 Số ha n u ôi cá 20 40 60 80 100 Số ha nuôi tôm Lao động Vốn Miền Nghiệm 120 100 80 60 40 20 0 Phương án tối ưu (T = 30, C = 40) * Phương pháp giải bằng điểm góc
Phương pháp này liên quan đến việc tìm kiếm lợi nhuận ở mỗi điểm góc của vùng nghiệm.
Phương án tối ưu phải nằm ở một trong các điểm góc của vùng nghiệm * 1. Tìm miền nghiệm 2. Tính lợi nhuận (hoặc chi phí) ở các điểm góc. 3. Chọn điểm góc có giá trị của hàm mục tiêu tốt nhất làm phương án tối ưu. Nguyễn Minh Đức 8 Số ha n u ôi cá 20 40 60 80 100 Số ha nuôi tôm Lao động Vốn 120 100 80 60 40 20 0 Phương án tối ưu (T = 30, C = 40)2 3 41 Điểm 1:(T = 0,C = 0) lợi nhuận= $7(0) + $5(0) = $0 Điểm 2:(T = 0,C = 80) lợi nhuận = $7(0) + $5(80) = $400 Điểm 3:(T = 30,C = 40) lợi nhuận = $7(30) + $5(40) = $410 Điểm 4 : (T = 50, C = 0) lợi nhuận = $7(50) + $5(0) = $350 *Giải bài toán tối thiểu
Một số bài toán liên quan đến chi phí thường dẫn đến tối thiểu hóa hàm mục tiêu. Thí dụ:
Một công ty muốn lập một lịch làm việc thỏa mãn yêu cầu nhân lực trong khi tối thiểu hóa số nhân viên.
Một nhà máy tìm phương án điều phối sản phẩm từ nhiều phân xưởng đến các nhà kho khác nhau sao cho tối thiểu hóa chi phí vận chuyển
Một trại cá tra muốn cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng trong khẩu phần ăn cho cá sao cho chi phí mua thực phẩm là nhỏ nhất (môn Dinh dưỡng). Nguyễn Minh Đức 9 * *Tình huống : Hàm chi phí: 2X1+3X2 Các ràng buộc: 5X1+10X2 ≥ 90 (nguyên liệu A) 4X1+3X2 ≥ 48 (nguyên liệu B) 0.5X1 ≥ 1.5 (Nguyên liệu C) X1 ≥ 0 X2 ≥ 0 * * Nguyễn Minh Đức 10 *Các trường hợp đặc biệt trong bài toán QHTT *Không xác định được miền nghiệm *Miền nghiệm không có giới hạn *Dư điều kiện ràng buộc *Bài toán có nhiều phương án tối ưu *Không xác định được miền nghiệmX2 X1 8 6 4 2 0 2 4 6 8 Vùng thỏa ràng buộc Vùng thỏa ràng buộc *Miền nghiệm không có giới hạnX2 X1 15 10 5 0 5 10 15 Miền nghiệm X1 > 5 X2 < 10 X1 + 2X2 > 10 Nguyễn Minh Đức 11 *Dư ràng buộc X2 X1 30 25 20 15 10 5 0 5 10 15 20 25 30 Miền nghiệm 2X1 + X2 < 30 X1 < 25 X1 + X2 < 20 Ràng buộc thừa *Bài toán có nhiều phương án tối ưu 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Những điểm X1,X2 trên đoạn AB đều là phương án tối ưu Đường đồng lợi nhuận trùng với AB Đường đồng lợi nhuậnA B AB *Giải bài toán QHTT trên Excel